(57)【要約】【課題】製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現する。【解決手段】半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に半導体発光層１１４が発生した光を、その第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ反射する下部金属反射層１１２を、ｎ型基板１０１と半導体発光層１１４との間に金属薄膜として形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に形成され、光を発生する半導体発光層とを有し、前記半導体発光層から前記基板へ向かう第１方向に対して反対の第２方向へ、前記半導体発光層が発生した光を出射する半導体発光装置であって、
前記基板と前記半導体発光層との間に形成されており、前記半導体発光層が前記第１方向へ発生した光を、前記第２方向へ反射する第１反射層
を含み、
前記第１反射層が金属薄膜として形成されている
半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光層は、ＩＩＩ−ＩＶ族の化合物半導体であり、
前記第１反射層は、ＩＩＩ族の金属元素を含む金属薄膜である
請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１反射層は、アルミニウムからなる金属薄膜である
請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記半導体発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体である
請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記基板は、ＧａＡｓ基板である
請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記半導体発光層が前記第２方向へ発生した光を、前記第１方向へ反射する第２反射層
を有し、
前記第２反射層は、前記半導体発光層によって前記第２方向へ発生された光が遮蔽される遮蔽領域であって、前記半導体発光層から前記第２方向へ向かう側に、金属薄膜として形成されている
請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記遮蔽領域に対応するように形成され、前記半導体発光層に接続する電極
を有し、
前記第２反射層は、前記電極と前記半導体発光層とに挟まれるように形成されており、前記半導体発光層が前記電極へ向かうように前記第２方向へ発生した光を、前記第１方向へ反射する
請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第２反射層は、ＩＩＩ族の金属元素を含む金属薄膜である
請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記第２反射層は、アルミニウムからなる金属薄膜である
請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
基板と、前記基板に形成され、光を発生する半導体発光層とを有し、前記半導体発光層から前記基板へ向かう第１方向に対して反対の第２方向へ、前記半導体発光層が発生した光を出射する半導体発光装置の製造方法であって、
前記半導体発光層が前記第１方向へ発生した光を、前記第２方向へ反射する第１反射層を、前記基板と前記半導体発光層との間に形成する第１反射層形成工程
を含み、
前記第１反射層形成工程においては、前記第１反射層を金属薄膜として形成する
半導体発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体発光層が前記第２方向へ発生した光を、前記第１方向へ反射する第２反射層を形成する第２反射層形成工程
を有し、
前記第２反射層形成工程においては、前記第２方向へ前記半導体発光層が発生した光を遮蔽する遮蔽領域であって、前記半導体発光層から前記第２方向へ向かう側に、前記第２反射層を金属薄膜として形成する
請求項１０に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置およびその製造方法に関する。特に、本発明は、基板と、その基板に形成され、光を発生する半導体発光層とを有し、半導体発光層から基板へ向かう第１方向に対して反対の第２方向へ、半導体発光層が発生した光を出射する半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光装置は、光を発生する半導体発光層を備え、その半導体発光層が発生した光を出射する。半導体発光装置は、たとえば、半導体発光層が基板の一方の面に形成され、その半導体発光層から基板へ向かう方向に対して反対側となる方向へ、半導体発光層が発生した光を出射する。このような半導体発光装置は、表示装置などのさまざまな用途において利用されている。たとえば、エネルギーバンドが広いＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光層を有する半導体発光装置は、混晶比を変えることで５６０ｎｍから６８０ｎｍの波長の光を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）として形成可能であるため、ＬＥＤディスプレイなどの表示装置に利用されている。
【０００３】
半導体発光装置においては、高輝度化を実現するために、ダブルへテロ構造が採用されると共に、半導体発光層が基板側へ発生する光を、半導体発光層から基板へ向かう方向に対して反対側となる方向へブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射するブラッグ反射層が形成されている（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２５１１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８は、半導体発光装置の要部を示す断面図である。
【０００６】
図８に示すように、半導体発光装置５００は、ｎ型基板５０１の一方の面に、順次、第１のｎ型クラッド層５１１と、ｎ型ブラッグ反射層５１２と、第２のｎ型クラッド層５１３と、半導体発光層５１４と、ｐ型クラッド層５１５と、第１のｐ型電流拡散層５１６と、第２のｐ型電流拡散層５１７とが形成されている。そして、ｎ型基板５０１の他方の面には、Ｎ電極５２１が形成されている。一方、第２のｐ型電流拡散層５１７上には、Ｐ電極５２２が間隔を隔てるようにして形成されている。半導体発光装置５００は、たとえば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合する性質を用いて、ＧａＡｓ単結晶からなるｎ型基板５０１に、順次、ＡｌＧａＩｎＰ混晶などによって各層をエピタキシャル成長させることにより形成される。
【０００７】
半導体発光装置５００においては、図８に示すように、第１のｎ型クラッド層５１１および第２のｎ型クラッド層５１３と、これらと異なる導電型のｐ型クラッド層５１５とによって、半導体発光層５１４がサンドイッチ状に挟み込まれたダブルへテロ構造が採用されている。たとえば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｎ型クラッド層５１１および第２のｎ型クラッド層５１３と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層５１５とを、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる半導体発光層５１４よりもバンドギャップが大きくなるように、構成元素の割合を調整して、ダブルヘテロ接合が形成されている。このため、Ｎ電極５２１とＰ電極５２２との間に駆動電流を供給した際においては、第１のｎ型クラッド層５１１および第２のｎ型クラッド層５１３と、ｐ型クラッド層５１５とによるポテンシャル障壁によって、半導体発光層５１４にて生ずる電子と正孔が効果的に閉じ込められるため、半導体発光層５１４においては、再結合による発光が効率よく起こる。
【０００８】
そして、半導体発光層５１４にて発生する光は、図８に示すように、半導体発光層５１４からｎ型基板５０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ向かうようにして出射される。ここでは、半導体発光層５１４が発生した光において、ｎ型基板５０１と反対の第２方向Ｄ２へ向かう光については、Ｐ電極５２２が形成された遮蔽領域Ｍを除く出射領域Ｒから外部へ出射される。一方で、半導体発光層５１４からｎ型基板５０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光については、ｎ型ブラッグ反射層５１２によって第２方向Ｄ２へ反射された後に、出射領域から外部へ出射される。このｎ型ブラッグ反射層５１２は、光干渉作用によって光を反射する。このように、ｎ型基板５０１によって吸収される光をｎ型ブラッグ反射層５１２が反射するため、半導体発光層５１４が発生した光を、ｎ型基板５０１と反対の第２方向Ｄ２へ効率よく出射する。よって、半導体発光装置５００は、高輝度な光を出射することができる。
【０００９】
しかしながら、半導体発光装置５００において高輝度化を実現するために、高い反射率のｎ型ブラッグ反射層５１２を設ける際には、高い屈折率の層と低い屈折率の層との一対の層を複数形成すると共に、各層の厚みや組成を高精度に制御する必要がある。たとえば、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層とのペアを、２０ペア分、高精度に積層することによって、ｎ型ブラッグ反射層５１２を形成することが必要とされる。
【００１０】
このため、上記の半導体発光装置５００においては、製造効率を向上させることが困難であって、容易に高輝度化を実現することができなかった。
【００１１】
また、その他に、上記の半導体発光装置５００においては、第２のｐ型電流拡散層５１７上に形成されたＰ電極５２２が、第２方向Ｄ２へ向かう光を遮蔽すると共に、第２のｐ型電流拡散層５１７と、第２のｐ型電流拡散層５１７にオーミック接触しているＰ電極５２２との界面において光が吸収または散乱される場合があるために、高輝度の光を出射することが困難な場合があった。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現することができる半導体発光装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明にかかる半導体発光装置は、基板と、前記基板に形成され、光を発生する半導体発光層とを有し、前記半導体発光層から前記基板へ向かう第１方向に対して反対の第２方向へ、前記半導体発光層が発生した光を出射する半導体発光装置であって、前記基板と前記半導体発光層との間に形成されており、前記半導体発光層が前記第１方向へ発生した光を、前記第２方向へ反射する第１反射層を含み、前記第１反射層が金属薄膜として形成されている。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明にかかる半導体発光装置の製造方法は、基板と、前記基板に形成され、光を発生する半導体発光層とを有し、前記半導体発光層から前記基板へ向かう第１方向に対して反対の第２方向へ、前記半導体発光層が発生した光を出射する半導体発光装置の製造方法であって、前記半導体発光層が前記第１方向へ発生した光を、前記第２方向へ反射する第１反射層を、前記基板と前記半導体発光層との間に形成する第１反射層形成工程を含み、前記第１反射層形成工程においては、前記第１反射層を金属薄膜として形成する。
【００１５】
本発明においては、基板と半導体発光層との間において金属薄膜として形成された第１反射層が、半導体発光層から基板へ向かう第１方向に半導体発光層が発生した光を、その第１方向に対して反対の第２方向へ反射する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現することができる半導体発光装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００１８】
＜実施形態１＞
図１と図２は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００を示す図である。ここで、図１は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００の断面図である。一方、図２は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００の平面図である。図１においては、図２に示すＸ１−Ｘ２部分におけるＸＺ面についての断面図を示しており、図２は、図１においてＺ方向を視線とし、Ｐ電極１２２側から見た平面図を示している。
【００１９】
図１に示すように、半導体発光装置１００は、ｎ型基板１０１と、第１のｎ型クラッド層１１１と、下部金属反射層１１２と、第２のｎ型クラッド層１１３と、半導体発光層１１４と、ｐ型クラッド層１１５と、第１のｐ型電流拡散層１１６と、第２のｐ型電流拡散層１１７と、Ｎ電極１２１と、Ｐ電極１２２とを有し、ダブルへテロ構造として形成されている。半導体発光装置１００は、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ、半導体発光層１１４が発生した光を出射する。つまり、半導体発光装置１００は、光取り出し方向が、ｎ型基板１０１の表面側である発光ダイオードである。
【００２０】
本実施形態の半導体発光装置１００の各部について、順次、説明する。
【００２１】
ｎ型基板１０１は、たとえば、ＧａＡｓ系の化合物半導体であり、ｎ型の不純物を含む。ｎ型基板１０１は、図１に示すように、一方の面に、順次、第１のｎ型クラッド層１１１と、下部金属反射層１１２と、第２のｎ型クラッド層１１３と、半導体発光層１１４と、ｐ型クラッド層１１５と、第１のｐ型電流拡散層１１６と、第２のｐ型電流拡散層１１７と、Ｐ電極１２２とが形成されており、各層を支持している。そして、ｎ型基板１０１は、図１に示すように、他方の面にＮ電極１２１が形成されており、このＮ電極１２１を支持している。
【００２２】
第１のｎ型クラッド層１１１は、図１に示すように、ｎ型基板１０１の一方の面に形成されている。第１のｎ型クラッド層１１１は、たとえば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第１のｎ型クラッド層１１１は、０．５μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成されている。ここでは、第１のｎ型クラッド層１１１は、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合が調整されて形成されている。
【００２３】
下部金属反射層１１２は、図１に示すように、ｎ型基板１０１と半導体発光層１１４との間であって、第１のｎ型クラッド層１１１上に金属薄膜として形成されている。つまり、下部金属反射層１１２は、半導体発光層１１４の下側に形成されている。下部金属反射層１１２は、光を反射する反射面を有しており、半導体発光層１１４がｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１へ発生した光を、第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２へ反射する。本実施形態においては、下部金属反射層１１２は、ＩＩＩ族（１３族）の金属元素を含む導電体によって形成されている。たとえば、下部金属反射層１１２は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などのＩＩＩ族元素を含む有機金属の原料ガスのみを用いた有機金属気相成長法によって、２ｎｍ以下の厚みのアルミニウムからなる金属薄膜として形成される。なお、下部金属反射層１１２は、ＩＩＩ族の金属元素において、反射率が高いアルミニウムの他、ガリウム，インジウムを含むように形成してもよい。この場合においては、たとえば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリメチルインジウム（ＴＭＩ）などのＩＩＩ族元素を含む有機金属の原料ガスを用いた有機金属気相成長法によって、下部金属反射層１１２が形成される。
【００２４】
第２のｎ型クラッド層１１３は、図１に示すように、下部金属反射層１１２上に形成されている。第２のｎ型クラッド層１１３は、たとえば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第２のｎ型クラッド層１１１は、０．５μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、第２のｎ型クラッド層１１３は、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合が調整され、半導体発光層１１４とヘテロ接合されている。
【００２５】
半導体発光層１１４は、図１に示すように、第２のｎ型クラッド層１１３上に形成されている。半導体発光層１１４は、注入されたキャリアが再結合することによって光を発生する活性層であり、たとえば、ＩＩＩ−ＩＶ族（１３−１５族）の化合物半導体によって形成されている。本実施形態においては、半導体発光層１１４は、たとえば、不純物がドープされていないＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成される。たとえば、半導体発光層１１４は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、半導体発光層１１４は、第１および第２のｎ型クラッド層１１１，１１３と、ｐ型クラッド層１１５との両者よりもバンドギャップが小さくなるように構成元素の割合が調整されており、いわゆるダブルヘテロ構造になるように、第２のｎ型クラッド層１１３と、ｐ型クラッド層１１５とにおいてヘテロ接合が形成される。このため、半導体発光層１１４においては、第１のｎ型クラッド層５１１および第２のｎ型クラッド層５１３と、ｐ型クラッド層５１５とによるポテンシャル障壁によって、駆動時に生ずる電子と正孔が効果的に閉じ込められるため、再結合による発光が高い効率で起こる。
【００２６】
ｐ型クラッド層１１５は、図１に示すように、半導体発光層１１４上に形成されている。ｐ型クラッド層１１５は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、ｐ型クラッド層１１５は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、ｐ型クラッド層１１５は、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合が調整され、半導体発光層１１４とヘテロ接合されている。
【００２７】
第１のｐ型電流拡散層１１６は、図１に示すように、ｐ型クラッド層１１５上に形成されている。第１のｐ型電流拡散層１１６は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第１のｐ型電流拡散層１１６は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、第１のｐ型電流拡散層１１６は、低い抵抗率になるように形成されており、Ｐ電極１２２とＮ電極１２１との間において流れる電流を拡散する。
【００２８】
第２のｐ型電流拡散層１１７は、図１に示すように、第１のｐ型電流拡散層１１６上に形成されている。第２のｐ型電流拡散層１１７は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＧａＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第２のｐ型電流拡散層１１７は、０．５μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、第２のｐ型電流拡散層１１７は、第１のｐ型電流拡散層１１６と同様に、低い抵抗率になるように形成されており、Ｐ電極１２２とＮ電極１２１との間において流れる電流を拡散する。
【００２９】
Ｎ電極１２１は、図１に示すように、ｎ型基板１０１において、第１のｎ型クラッド層１１１と、下部金属反射層１１２と、第２のｎ型クラッド層１１３と、半導体発光層１１４と、ｐ型クラッド層１１５と、第１のｐ型電流拡散層１１６と、第２のｐ型電流拡散層１１７と、Ｐ電極１２２とが形成された面に対して反対側の他方の面に、オーミック接触するように形成されている。Ｎ電極１２１は、金属材料からなり、他方の面の全てを覆うように形成されている。
【００３０】
Ｐ電極１２２は、図１に示すように、第２のｐ型電流拡散層１１７上に形成されている。ここでは、Ｐ電極１２２は、図２に示すように、第２のｐ型電流拡散層１１７のｘｙ平面上の中心において円形状にパターン加工された円形部１２２ａと、その円形部１２２ａ上において十字に交差するように、複数の線にパターン加工された交差部１２２ｂと、円形部１２２ａの周囲において矩形を描くように線状にパターン加工された周辺部１２２ｃとを有し、第２のｐ型電流拡散層１１７にオーミック接触している。そして、Ｐ電極１２２は、金属材料からなり、図１に示すように、半導体発光層１１４によって第２方向Ｄ２へ発生された光を遮蔽し、外部に光が出射しない遮蔽領域Ｍを形成する。一方で、Ｐ電極１２２が形成されない領域は、図１に示すように、半導体発光層１１４によって第２方向Ｄ２へ発生された光が外部へ出射される出射領域Ｒとなる。
【００３１】
本実施形態の半導体発光装置１００の製造方法について、説明する。
【００３２】
まず、図１に示すように、第１のｎ型クラッド層１１１をｎ型基板１０１の一方の面に形成する。
【００３３】
ここでは、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように、構成元素の割合を調整して、第１のｎ型クラッド層１１１を形成する。本実施形態においては、有機金属気相成長法によって、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる第１のｎ型クラッド層１１１を、０．５μｍの厚さになるように形成する。具体的には、フォスフィン（ＰＨ３）などのＶ族元素を含む原料ガスと、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリメチルインジウム（ＴＭＩ）などの有機金属からなる原料ガスを、加熱されたｎ型基板１０１の一方の面で分解させることによって、ｎ型基板１０１の一方の面でエピタキシャル成長させ、第１のｎ型クラッド層１１１を成膜させる。
【００３４】
つぎに、図１に示すように、下部金属反射層１１２をｎ型クラッド層１１１上に形成する。
【００３５】
ここでは、有機金属気相成長法によって、ＩＩＩ族の金属元素を含む金属薄膜からなる下部金属反射層１１２を形成する。本実施形態においては、たとえば、フォスフィン（ＰＨ３）などのＶ族元素を含む原料ガスの供給を停止し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を含む原料ガスのみを用いて、２ｎｍ以下の厚みのアルミニウムからなる金属薄膜を下部金属反射層１１２として形成する。
【００３６】
つぎに、図１に示すように、第２のｎ型クラッド層１１３を下部金属反射層１１２上に形成する。
【００３７】
ここでは、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように、構成元素の割合を調整して、第２のｎ型クラッド層１１３を形成する。本実施形態においては、第１のｎ型クラッド層１１１と同様に、有機金属気相成長法によって、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる第２のｎ型クラッド層１１１を、０．５μｍの厚さになるように形成する。
【００３８】
つぎに、図１に示すように、半導体発光層１１４を第２のｎ型クラッド層１１３上に形成する。
【００３９】
ここでは、第１および第２のｎ型クラッド層１１１，１１３と、ｐ型クラッド層１１５よりもバンドギャップが小さくなるように構成元素の割合を調整して、半導体発光層１１４を形成する。本実施形態においては、有機金属気相成長法により、不純物がドープされていないＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって１．０μｍの厚さになるようにして、半導体発光層１１４を第２のｎ型クラッド層１１３上にヘテロ接合させる。
【００４０】
つぎに、図１に示すように、ｐ型クラッド層１１５を半導体発光層１１４上に形成する。
【００４１】
ここでは、半導体発光層１１４よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合を調整して、ｐ型クラッド層１１５を半導体発光層１１４にヘテロ接合させる。本実施形態においては、有機金属気相成長法により、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって、ｐ型クラッド層１１５を１．０μｍの厚さになるように形成する。
【００４２】
つぎに、図１に示すように、第１のｐ型電流拡散層１１６をｐ型クラッド層１１５上に形成する。
【００４３】
ここでは、低い抵抗率になるように第１のｐ型電流拡散層１１６を形成する。本実施形態においては、有機金属気相成長法により、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって、第１のｐ型電流拡散層１１６を、１．０μｍの厚さになるように形成する。
【００４４】
つぎに、図１に示すように、第２のｐ型電流拡散層１１７を、第１のｐ型電流拡散層１１６上に形成する。
【００４５】
ここでは、低い抵抗率になるように、第２のｐ型電流拡散層１１７を形成する。本実施形態においては、有機金属気相成長法により、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＧａＰ系化合物半導体によって、第２のｐ型電流拡散層１１７を０．５μｍの厚さになるように形成する。
【００４６】
つぎに、図１に示すように、ｎ型基板１０１において第１のｎ型クラッド層１１１などが形成された面に対して反対側の他方の面に、Ｎ電極１２１を形成する。
【００４７】
ここでは、ｎ型基板１０１の他方の面を全て覆うように、金属材料を用いてＮ電極１２１を形成する。たとえば、真空蒸着法によって、Ｎ電極１２１を形成する。
【００４８】
つぎに、図１に示すように、Ｐ電極１２２を第２のｐ型電流拡散層１１７上に形成する。
【００４９】
ここでは、図２に示すように、円形部１２２ａと交差部１２２ｂと周辺部１２２ｃとを有するように、金属膜をパターン加工することによって、Ｐ電極１２２を形成する。たとえば、真空蒸着法によって金属膜を成膜後、エッチング処理によってパターン加工することによって、Ｐ電極１２２を形成する。
【００５０】
上記の本実施形態の半導体発光装置１００において、半導体発光層１１４が発生する光は、図１に示すように、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ向かうようにして出射される。ここでは、半導体発光層１１４が発生した光において、ｎ型基板１０１と反対の第２方向Ｄ２へ向かう光については、Ｐ電極１２２が形成された遮蔽領域Ｍを除く出射領域Ｒから外部へ出射される。一方で、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光については、下部金属反射層１１２が第２方向Ｄ２へ反射した後に、出射領域Ｒから外部へ出射される。このように本実施形態の半導体発光装置１００においては、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光を、下部金属反射層１１２が第２方向Ｄ２へ反射するため、半導体発光層１１４が発生した光を、ｎ型基板１０１と反対の第２方向Ｄ２へ効率よく出射する。また、本実施形態の半導体発光装置１００において、下部金属反射層１１２は、ブラッグ反射層のように高い屈折率の層と低い屈折率の層との一対の層を複数形成する必要がないため、製造効率を向上することができる。
【００５１】
また、本実施形態の半導体発光装置１００においては、ｎ型基板１０１がＧａＡｓ基板であると共に、半導体発光層１１４がＩＩＩ−ＩＶ族であってＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体であり、下部金属反射層１１２がＩＩＩ族の金属元素によって形成されているために、結晶成長中に金属反射膜の作製が可能であり、製造効率を向上することができる。また、ここでは、アルミニウムで下部金属反射層１１２を形成しているため、高い反射率を実現できる。
【００５２】
図３は、本実施形態の半導体発光装置１００において、下部金属反射層１１２の膜厚と、反射率とをグラフで示す図である。図３においては、横軸が下部金属反射層１１２の膜厚Ｔであり、縦軸が反射率Ｒ（％）である。
【００５３】
図３に示すように、本実施形態においては、たとえば、２μｍ厚のアルミニウムからなる下部金属反射層１１２において、３８％の反射率を実現することができる。また、厚さをさらに厚くすることで、より高い反射率を実現することができる。
【００５４】
したがって、本実施形態は、製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現することができる。
【００５５】
なお、上記の実施形態において、半導体発光装置１００は、本発明の半導体発光装置に相当する。また、本実施形態において、ｎ型基板１０１は、本発明の基板に相当する。また、本実施形態において、下部金属反射層１１２は、本発明の第１反射層に相当する。また、本実施形態において、半導体発光層１１４は、本発明の半導体発光層に相当する。また、本実施形態において、Ｐ電極１２２は、本発明の電極に相当する。
【００５６】
＜実施形態２＞
図４は、本発明にかかる実施形態２の半導体発光装置２００を示す断面図である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態の半導体発光装置２００は、実施形態１と異なって上部金属反射層２１２を有すると共に、第２のｐ型電流拡散層２１７の形状が実施形態１と異なっている。これらの点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。したがって、重複する個所については、説明を省略する。
【００５８】
上部金属反射層２１２は、図４に示すように、半導体発光層１１４とＰ電極１２２とに挟まれるように第１のｐ型電流拡散層１１６上に金属薄膜として形成されている。つまり、上部金属反射層２１２は、半導体発光層１１４から出射方向である第２方向Ｄ２へ発生された光が遮蔽される遮蔽領域Ｍであって、その半導体発光層１１４から第２方向Ｄ２へ向かう側に形成されるように、パターン加工されている。そして、上部金属反射層２１２は、光を反射する反射面を有しており、半導体発光層１１４が出射方向である第２方向Ｄ２へ発生した光を、その第２方向Ｄ２と反対の第１方向Ｄ１へ反射する。本実施形態においては、上部金属反射層２１２は、ＩＩＩ族の金属元素を含む導電体によって形成されている。たとえば、上部金属反射層２１２は、下部金属反射層１１２と同様に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などのＩＩＩ族元素を含む原料ガスのみを用いた有機金属気相成長法によって、２ｎｍ以下の厚みのアルミニウムからなる金属薄膜になるように形成される。
【００５９】
第２のｐ型電流拡散層２１７は、図４に示すように、上部金属反射層２１２上に形成されている。第２のｐ型電流拡散層２１７は、実施形態１と同様に、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＧａＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第２のｐ型電流拡散層２１７は、０．５μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。本実施形態においては、第２のｐ型電流拡散層２１７は、上部金属反射層２１２と同様に、遮蔽領域Ｍに対応するようにパターン加工されている。
【００６０】
本実施形態の半導体発光装置２００の製造方法について、説明する。
【００６１】
図５は、本実施形態の半導体発光装置２００を製造する製造方法において、中間工程での半導体発光装置２００の断面図を示す。
【００６２】
図５に示すように、実施形態１と同様にして、ｎ型基板１０１の一方の面に、順次、第１のｎ型クラッド層１１１、下部金属反射層１１２、第２のｎ型クラッド層１１３、半導体発光層１１４、ｐ型クラッド層１１５、第１のｐ型電流拡散層１１６を形成する。
【００６３】
つぎに、図５に示すように、上部金属反射層２１２を第１のｐ型電流拡散層１１６上に形成する。
【００６４】
ここでは、下部金属反射層１１２と同様に、有機金属気相成長法によって、ＩＩＩ族の金属元素を含む金属薄膜からなる上部金属反射層２１２を形成する。具体的には、たとえば、フォスフィン（ＰＨ３）などのＶ族元素を含む原料ガスの供給を停止し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を含む原料ガスのみを用いて、２ｎｍ以下の厚みのアルミニウムからなる金属薄膜を上部金属反射層２１２として形成する。
【００６５】
つぎに、図５に示すように、第２のｐ型電流拡散層２１７を、上部金属反射層２１２上に形成する。
【００６６】
ここでは、実施形態１と同様にして、有機金属気相成長法により、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＧａＰ系化合物半導体によって、第２のｐ型電流拡散層１１７を０．５μｍの厚さになるように形成する。
【００６７】
つぎに、図５に示すように、実施形態１と同様にして、Ｎ電極１２１とＰ電極１２２を形成する。
【００６８】
つぎに、図４に示すように、第２のｐ型電流拡散層２１７と、上部金属反射層２１２とを、遮蔽領域Ｍに対応するように、エッチング処理によって順次パターン加工する。
【００６９】
上記の本実施形態の半導体発光装置２００において、半導体発光層１１４が発生する光は、実施形態１と同様に、図４に示すように、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ向かうようにして出射される。ここでは、実施形態１と同様に、半導体発光層１１４からｎ型基板１０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光については、下部金属反射層１１２が第２方向Ｄ２へ反射し、出射領域Ｒから外部へ出射させる。また、本実施形態では、遮光領域Ｍに対応する位置の半導体発光層１１４において第２方向Ｄ２へ発生する光を、上部金属反射層２１２が第１方向Ｄ１へ反射する。そして、その上部金属反射層２１２が第１方向Ｄ１へ反射した光を、下部金属反射層１１２が第２方向Ｄ２へ反射し、出射領域Ｒから外部へ出射させる。このため、本実施形態の半導体発光装置２００は、半導体発光層１１４が発生した光を、ｎ型基板１０１と反対の第２方向Ｄ２へ効率よく出射することができる。また、本実施形態の半導体発光装置２００において、上部金属反射層２１２は、ブラッグ反射層のように、高い屈折率の層と低い屈折率の層との一対の層を複数形成する必要がないため、製造効率を向上することができる。
【００７０】
また、本実施形態の半導体発光装置２００においては、ｎ型基板１０１がＧａＡｓ基板であると共に、半導体発光層１１４がＩＩＩ−ＩＶ族であってＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体であり、上部金属反射層２１２がＩＩＩ族の金属元素によって形成されているため、結晶成長中に金属反射膜の作製が可能であり、製造効率を向上することができる。また、ここでは、アルミニウムで上部金属反射層２１２を形成しているため、高い反射率を実現できる。
【００７１】
したがって、本実施形態は、製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現することができる。
【００７２】
なお、上記の実施形態において、半導体発光装置２００は、本発明の半導体発光装置に相当する。また、本実施形態において、上部金属反射層２１２は、本発明の第２反射層に相当する。
【００７３】
＜実施形態３＞
図６は、本発明にかかる実施形態３の半導体発光装置３００を示す断面図である。
【００７４】
図６に示すように、本実施形態の半導体発光装置３００は、支持基板３０１と、第１のｐ型電流拡散層３１１と、金属反射層３１２と、第２のｐ型電流拡散層３１３と、ｐ型クラッド層３１４と、半導体発光層３１５と、ｎ型クラッド層３１６と、ｎ型電流拡散層３１７と、Ｎ電極３２１と、Ｐ電極３２２とを有し、ダブルへテロ構造として形成されている。本実施形態の半導体発光装置３００は、半導体発光層３１５から支持基板３０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ、半導体発光層３１５が発生した光を出射する。
【００７５】
本実施形態の半導体発光装置３００の各部について、順次、説明する。
【００７６】
支持基板３０１は、たとえば、シリコンからなる半導体基板である。支持基板３０１は、図６に示すように、一方の面に、順次、第１のｐ型電流拡散層３１１と、金属反射層３１２と、第２のｐ型電流拡散層３１３と、ｐ型クラッド層３１４と、半導体発光層３１５と、ｎ型クラッド層３１６と、ｎ型電流拡散層３１７と、Ｎ電極３２１とが形成されている。ここでは、支持基板３０１は、たとえば、Ａｕなどの導電性接着材料を用いて、第１のｐ型電流拡散層３１１に接着され、各層を支持する。そして、支持基板３０１は、図６に示すように、他方の面にＰ電極３２２が形成されており、このＰ電極３２２を支持している。
【００７７】
第１のｐ型電流拡散層３１１は、図６に示すように、支持基板３０１と、金属反射層３１２とに挟まれるように形成されている。第１のｐ型電流拡散層３１１は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＧａＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第１のｐ型電流拡散層３１１は、０．５μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、第１のｐ型電流拡散層３１１は、低い抵抗率になるように形成されており、Ｐ電極３２２とＮ電極３２１との間において流れる電流を拡散する。なお、第１のｐ型電流拡散層３１１については、ｐ型ＧａＡｓ系化合物半導体によって形成してもよい。
【００７８】
金属反射層３１２は、図６に示すように、支持基板３０１と半導体発光層３１５との間であって、第１のｐ型電流拡散層３１１と第２のｐ型電流拡散層３１３とに挟まれるように、金属薄膜として形成されている。金属反射層３１２は、光を反射する反射面を有しており、半導体発光層３１５が支持基板３０１へ向かう第１方向Ｄ１へ発生した光を、第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２へ反射する。本実施形態においては、金属反射層３１２は、ＩＩＩ族の金属元素を含む導電体によって形成されている。たとえば、金属反射層３１２は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などのＩＩＩ族元素を含む原料ガスのみを用いた有機金属気相成長法によって、２ｎｍ以下の厚みのアルミニウムからなる金属薄膜になるように形成される。
【００７９】
第２のｐ型電流拡散層３１３は、図６に示すように、金属反射層３１２と、ｐ型クラッド層３１４とに挟まれるように形成されている。第２のｐ型電流拡散層３１３は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、第２のｐ型電流拡散層３１３は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、第２のｐ型電流拡散層３１３は、第１のｐ型電流拡散層３１１と同様に、低い抵抗率になるように形成されており、Ｐ電極３２２とＮ電極３２１との間において流れる電流を拡散する。
【００８０】
ｐ型クラッド層３１４は、図６に示すように、第２のｐ型電流拡散層３１３と半導体発光層３１５とに挟まれるように形成されている。ｐ型クラッド層３１４は、たとえば、ｐ型の不純物としてＺｎがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、ｐ型クラッド層３１４は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、ｐ型クラッド層３１４は、半導体発光層３１５よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合が調整され、半導体発光層３１５とヘテロ接合されている。
【００８１】
半導体発光層３１５は、図６に示すように、ｐ型クラッド層３１４とｎ型クラッド層３１６とに挟まれるように形成されている。半導体発光層３１５は、たとえば、不純物がドープされていないＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成される。半導体発光層３１５は、たとえば、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、半導体発光層３１５は、ｎ型クラッド層３１６とｐ型クラッド層３１４とよりもバンドギャップが小さくなるように構成元素の割合が調整されており、ｎ型クラッド層３１６とｐ型クラッド層３１４とのそれぞれとヘテロ接合が形成されている。
【００８２】
ｎ型クラッド層３１６は、図６に示すように、半導体発光層３１５とｎ型電流拡散層３１７とに挟まれるように形成されている。ｎ型クラッド層３１６は、たとえば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によって形成されている。たとえば、ｎ型クラッド層３１６は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、ｎ型クラッド層３１６は、半導体発光層３１５よりもバンドギャップが大きくなるように構成元素の割合が調整され、半導体発光層３１５とヘテロ接合されている。
【００８３】
ｎ型電流拡散層３１７は、図６に示すように、ｎ型クラッド層３１６とＮ電極３２１とに挟まれるように形成されている。ｎ型電流拡散層３１３は、たとえば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体によって形成されている。たとえば、ｎ型電流拡散層３１７は、１．０μｍの厚さになるように、有機金属気相成長法によって形成される。ここでは、ｎ型電流拡散層３１７は、低い抵抗率になるように形成されており、Ｐ電極３２２とＮ電極３２１との間において流れる電流を拡散する。
【００８４】
Ｎ電極３２１は、図６に示すように、ｎ型電流拡散層３１７上に形成されている。ここでは、Ｎ電極３２１は、実施形態１のＰ電極１２２と同様に、パターン加工されており、ｎ型電流拡散層３１７にオーミック接触している。Ｎ電極３２１は、金属材料からなり、図６に示すように、半導体発光層３１５によって第２方向Ｄ２へ発生された光を遮蔽し、外部に光が出射しない遮蔽領域Ｍを形成する。一方で、Ｎ電極１２２が形成されない領域は、図６に示すように、半導体発光層３１５によって第２方向Ｄ２へ発生された光が外部へ出射される出射領域Ｒとなる。
【００８５】
Ｐ電極３２２は、図６に示すように、支持基板３０１において、第１のｐ型電流拡散層３１１と、金属反射層３１２と、第２のｐ型電流拡散層３１３と、ｐ型クラッド層３１４と、半導体発光層３１５と、ｎ型クラッド層３１６と、ｎ型電流拡散層３１７と、Ｎ電極３２１とが形成された面に対して反対側の他方の面に、オーミック接触するように形成されている。Ｐ電極３２２は、金属材料からなり、他方の面の全てを覆うように形成されている。
【００８６】
本実施形態の半導体発光装置３００の製造方法について、説明する。
【００８７】
図７は、本実施形態の半導体発光装置３００を製造する製造方法において、中間工程での半導体発光装置３００の断面図を示す。図７において、図７（ａ）は、第１の中間工程における半導体発光装置３００の断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に続く第２の中間工程における半導体発光装置３００の断面図である。
【００８８】
まず、図７（ａ）に示すように、たとえば、ｎ型の不純物を含むＧａＡｓ基板であるｎ型基板３０２の一方の面に、順次、ｎ型電流拡散層３１７と、ｎ型クラッド層３１６と、半導体発光層３１５と、ｐ型クラッド層３１４と、第２のｐ型電流拡散層３１３と、金属反射層３１２と、第１のｐ型電流拡散層３１１とを形成する。
【００８９】
ここでは、上述したように、有機金属気相成長法によって各層を順次形成する。
【００９０】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、ｎ型基板３０２を除去した後に、支持基板３０１を設置する。
【００９１】
ここでは、たとえば、研磨処理などによってｎ型基板３０２を除去した後に、Ａｕなどの導電性接着材料を用いて、支持基板３０１を第１のｐ型電流拡散層３１１に接着する。
【００９２】
つぎに、図６に示すように、Ｎ電極３２１とＰ電極３２２とを形成する。
【００９３】
ここでは、真空蒸着法によってｎ型電流拡散層３１７に金属薄膜を形成後、エッチング処理によってパターン加工することによって、Ｎ電極３２１を形成する。そして、支持基板３０１の他方の面を全て覆うように、金属材料を用いてＰ電極３２２を形成する。
【００９４】
上記の本実施形態の半導体発光装置３００において、半導体発光層３１５が発生する光は、図６に示すように、半導体発光層３１５から支持基板３０１へ向かう第１方向Ｄ１に対して反対の第２方向Ｄ２へ向かうようにして出射される。ここでは、半導体発光層３１５が発生した光において、支持基板３０１と反対の第２方向Ｄ２へ向かう光については、Ｎ電極３２１が形成された遮蔽領域Ｍを除く出射領域Ｒから外部へ出射される。一方で、半導体発光層３１５から支持基板３０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光については、金属反射層３１２が第２方向Ｄ２へ反射した後に、出射領域Ｒから外部へ出射される。このように本実施形態の半導体発光装置３００においては、半導体発光層３１５から支持基板３０１へ向かう第１方向Ｄ１に発生された光を、金属反射層３１２が第２方向Ｄ２へ反射するため、半導体発光層３１５が発生した光を第２方向Ｄ２へ効率よく出射することができる。また、本実施形態の半導体発光装置３００において、金属反射層３１２は、ブラッグ反射層のように、高い屈折率の層と低い屈折率の層との一対の層を複数形成する必要がないため、製造効率を向上することができる。
【００９５】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、製造効率を向上させることが可能であって、容易に高輝度化を実現することができる。
【００９６】
なお、上記の実施形態において、半導体発光装置３００は、本発明の半導体発光装置に相当する。また、本実施形態において、支持基板３０１は、本発明の基板に相当する。また、本実施形態において、金属反射層３１２は、本発明の第１反射層に相当する。また、本実施形態において、半導体発光層３１５は、本発明の半導体発光層に相当する。また、本実施形態において、Ｎ電極３２１は、本発明の電極に相当する。
【００９７】
また、本発明の実施に際しては、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【００９８】
たとえば、不純物を半導体にドーピングする際においては、ｎ型不純物として、Ｓｉの他、Ｓｅ，Ｔｅなどを用いてもよい。また、ｐ型不純物としては、Ｚｎの他、Ｍｇなどを用いてもよい。
【００９９】
また、たとえば、半導体発光層がＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体の場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＩｎＧａＡｓ系，ＡｌＧａＮ系などの場合についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００の断面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００の平面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態１の半導体発光装置１００において、下部金属反射層１１２の膜厚と、反射率との関係をグラフで示す図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態２の半導体発光装置２００を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態２の半導体発光装置２００を製造する製造方法において、中間工程での半導体発光装置２００の断面図を示す。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態３の半導体発光装置３００を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態の半導体発光装置３００を製造する製造方法において、中間工程での半導体発光装置３００の断面図を示す。
【図８】図８は、半導体発光装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００…半導体発光装置（半導体発光装置）、
１０１…ｎ型基板（基板）、
１１１…第１のｎ型クラッド層、
１１２…下部金属反射層（第１反射層）、
１１３…第２のｎ型クラッド層、
１１４…半導体発光層（半導体発光層）、
１１５…ｐ型クラッド層、
１１６…第１のｐ型電流拡散層、
１１７…第２のｐ型電流拡散層、
１２１…Ｎ電極、
１２２…Ｐ電極（電極）、
２００…半導体発光装置（半導体発光装置）、
２１２…上部金属反射層（第２反射層）、
２１７…第２のｐ型電流拡散層
３００…半導体発光装置（半導体発光装置）、
３０１…支持基板（基板）、
３１１…第１のｐ型電流拡散層、
３１２…金属反射層（第１反射層）、
３１３…第２のｐ型電流拡散層、
３１４…ｐ型クラッド層、
３１５…半導体発光層（半導体発光層）、
３１６…ｎ型クラッド層、
３１７…ｎ型電流拡散層、
３２１…Ｎ電極（電極）、
３２２…Ｐ電極
【図１】
2007073588.tif 000003
【図２】
2007073588.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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